JPH11153407A - 距離及び傾斜測定装置 - Google Patents

距離及び傾斜測定装置

Info

Publication number
JPH11153407A
JPH11153407A JP31707197A JP31707197A JPH11153407A JP H11153407 A JPH11153407 A JP H11153407A JP 31707197 A JP31707197 A JP 31707197A JP 31707197 A JP31707197 A JP 31707197A JP H11153407 A JPH11153407 A JP H11153407A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
reference line
distance
measured
measurement target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31707197A
Other languages
English (en)
Inventor
Harumichi Tokuyama
晴道 徳山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Priority to JP31707197A priority Critical patent/JPH11153407A/ja
Publication of JPH11153407A publication Critical patent/JPH11153407A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基準線から測定対象面までの距離、及び基準
線に対する測定対象面の傾きを同時に測定することがで
きる距離及び傾斜測定装置を提供する。 【解決手段】 測定対象面8を正面に臨む位置に、レー
ザヘッド1を配置し、レーザヘッド1を通りレーザ光の
照射方向に対して垂直な面上に、基準線7を設定する。
測定対象面8上のレーザ光の入射点を斜め方向から臨む
位置に、集光レンズ3を配置する。集光レンズ3の焦点
位置に、第一の光位置検出素子4を配置する。レーザヘ
ッド1から照射されるレーザ光の光路11上に、反射プ
リズム2を配置する。反射プリズム2の斜面を臨む位置
に、第二の光位置検出素子5を配置する。第一の光位置
検出素子4上における拡散反射光の到達位置の測定値、
及び第二の光位置検出素子5上における正反射光の到達
位置の測定値に基づいて、測定対象面までの距離及び測
定対象面の傾きが算出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基準線から測定対
象面までの距離、及び基準線に対する測定対象面の傾き
を、反射レーザ光を用いて同時に測定することが可能な
距離及び傾斜測定装置に係る。
【0002】
【従来の技術】図3に、レーザ光の拡散反射を利用し
た、従来のレーザ距離計の基本構成を示す。このレーザ
距離計では、基準線7上に配置されたレーザヘッド1か
ら測定対象面8に向けてレーザ光11を照射し、その反
射光の拡散反射成分12を集光レンズ3を用いて集光
し、その到達位置を光位置検出素子4を用いて測定す
る。この様にして測定された拡散反射光12の到達位置
に基いて、基準線7から対象面8までの距離が算出され
る。
【0003】(従来の距離測定装置の問題点)上記のレ
ーザ距離計は、測定対象面までの距離を測定することを
目的としており、測定対象面の傾きの変化を直接、測定
することはできない。従って、測定対象面の傾きの変化
を測定するためには、別途、傾きを検出する装置を使用
するか、あるいは測定対象面上の二点について、それぞ
れ基準線からの距離を測定し、それらの距離の差から傾
きを算出するなどの方法が用いられていた。このような
測定方法では、複数の測定装置を使用するので限られた
場所に設置することが容易ではなく、測定装置も全体で
高価になることが問題となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、測定対象面
までの距離及び測定対象面の傾きを測定する際の上記の
様な問題点を解決すべく成されたもので、本発明の目的
は、一台の装置を用いて、距離及び傾きを同時に測定す
ることができる距離及び傾斜測定装置を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の距離及び傾斜測
定装置は、レーザ光を用いて、基準線から測定対象面ま
での距離及び基準線に対する測定対象面の傾きを測定す
る装置であって、基準線上に設置され、レーザ光を測定
対象面に向けて基準線に対して垂直方向に照射するレー
ザヘッドと、測定対象面上でのレーザ光の入射点を斜め
方向から臨む位置に配置され、測定対象面からの拡散反
射光を集光する集光レンズと、この集光レンズの焦点位
置に配置され、集光された拡散反射光の到達位置を検出
する第一の光位置検出素子と、レーザヘッドから測定対
象面までのレーザ光の光路上に配置され、互いに直交す
る二面の内の一面が基準線に対して平行に配置された反
射プリズムと、この反射プリズムの斜面を臨む位置に配
置され、測定対象面で正反射された後、反射プリズムの
斜面によって正反射された正反射光の到達位置を検出す
る第二の光位置検出素子と、前記第一の光位置検出素子
の上における拡散反射光の到達位置に基づいて基準線か
ら測定対象面までの距離を算出するとともに、この様に
して測定された基準線から測定対象面までの距離及び前
記第二の光位置検出素子の上における正反射光の到達位
置に基づいて基準線に対する測定対象面の傾きを算出す
る演算装置と、を備えたことを特徴とする。
【0006】本発明の距離及び傾斜測定装置によれば、
測定対象面上で反射される反射光の内、拡散反射光は、
集光レンズで集光され、その到達位置が第一の光位置検
出素子によって測定される。この到達位置の測定値に基
づいて基準線から測定対象面までの距離が算出される。
一方、反射光の内、正反射光は、反射プリズムの斜面で
反射され、その到達位置が第二の光位置検出素子によっ
て検出される。先に算出された基準線から測定対象面ま
での距離、及び第二の光位置検出素子上への正反射光の
到達位置の測定値に基づいて、基準線に対する測定対象
面の傾きを算出することができる。
【0007】なお、上記の反射プリズムの代わりに、ビ
ームスプリッタまたは反射ミラーの様な光分割手段を使
用することもできる。この場合、ビームスプリッタ等を
レーザヘッドから測定対象面までのレーザ光の光路上に
配置し、測定対象面から反射された正反射光の一部を、
前記光路に対して交差する方向に反射して前記第二の光
位置検出素子の上に入射させる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づく距離及び
傾斜測定装置の概略構成図を示す。図中、1はレーザヘ
ッド、2は反射プリズム、3は集光レンズ、4は第一の
光位置検出素子(拡散反射光検出用)、5は第二の光位
置検出素子(正反射光検出用)、7は基準線、8は測定
対象面を表す。
【0009】先ず、この距離及び傾斜測定装置の構成に
ついて説明する。測定対象面8を正面に臨む位置にレー
ザヘッド1を配置し、レーザヘッド1を通りレーザ光の
光路11(照射方向)に対して垂直な面上に基準線7を
設定する。
【0010】レーザ光の光路11及び基準線7を含む面
内で、測定対象面8上のレーザ光の入射点を、測定対象
面8に対して斜め方向から臨む位置に集光レンズ3を配
置する。集光レンズ3の背面側の焦点位置に第一の光位
置検出素子4を配置する。なお、この例では、後の計算
を容易にするため、第一の光位置検出素子4の中心が基
準線7上に位置する様に、集光レンズ3の配置を設定し
ている。
【0011】レーザヘッド1から照射されるレーザ光の
光路11上に反射プリズム2を配置する。この反射プリ
ズム2は、互いに直交する二面の内の一面が基準線7に
対して平行であり、且つ基準線7に対して対向する様な
姿勢で配置される。
【0012】反射プリズム2の斜面を臨み、測定対象面
8で正反射された後に反射プリズム2の斜面によって正
反射されたレーザ光が到達する位置に、第二の光位置検
出素子5を配置する。第二の光位置検出素子5の手前に
は、入射光の強度を減少させるためにフィルタ6が配置
される。なお、この例では、後の計算を容易にするた
め、第二の光位置検出素子5をレーザ光の光路11に対
して平行に配置するとともに、第二の光位置検出素子5
の中心が、反射プリズム2の斜面の中心を通りレーザ光
の光路11に対して垂直な線22の上に位置する様に配
置している。
【0013】なお、図1において、基準線7から測定対
象面8までの垂直距離をLとし、基準線7に対する測定
対象面8の傾きをαとする。集光レンズ3の光軸21と
レーザ光の照射方向11との交角をθとし、レーザヘッ
ド1から第一の光位置検出素子4の中心までの距離をh
とする。レーザヘッド1から反射プリズム2の斜面の中
心までの距離をMとし、反射プリズム2の斜面の中心か
ら第二の光位置検出素子5の中心までの距離も、同じく
Mとする。
【0014】次に、上記の距離及び傾斜測定装置を用い
て、基準線7から測定対象面8までの距離L、及び基準
線7に対する測定対象面8の傾きαを測定する方法につ
いて説明する。
【0015】レーザヘッド1から照射されたレーザ光1
1は、測定対象面8で反射される。このとき、図2に示
す様に、反射光には拡散反射光12及び正反射光13が
含まれている。本発明の距離及び傾斜測定装置では、拡
散反射光12及び正反射光13をそれぞれ別々に検出
し、測定対象面8までの距離L及び測定対象面8の傾き
αを求める。
【0016】拡散反射光12は、集光レンズ3によって
集光され、第一の光位置検出素子4の検出面上に結像さ
れる。このとき、レーザ光の光路11と集光レンズ3の
光軸21との交点から集光レンズ3までの距離(物距
離)をR1とし、集光レンズ3から第一の光位置検出素
子4までの距離(像距離)をR2とし、集光レンズ3の
光軸21から第一の光位置検出素子4上での拡散反射光
12の到達点までの距離をD1とすると、基準線7から
測定対象面8までの距離Lは、次の式で表される。
【0017】L=h/ tanθ−D1・R1/Z 但し、Z=R2 sinθ+D1 cosθ 一方、正反射光13は、測定対象面8によって反射され
た後、更に反射プリズム2の斜面によって反射され、フ
ィルタ6を通って第二の光位置検出素子5の検出面上に
到達する。このとき、第二の光位置検出素子5の中心か
ら正反射光13の到達点までの距離をD2とすると、基
準線7に対する測定対象面8の傾きαは、次の式で表さ
れる。
【0018】α=(1/2)tan-1(D2/L) なお、第二の光位置検出素子5を、前述の様に、その中
心が、反射プリズム2の斜面の中心を通りレーザ光の光
路11に対して垂直な線22の上に位置する様に配置し
ているので、基準線7に対して測定対象面8が平行の時
に、正反射光13は第二の光位置検出素子5の中心に入
射する。
【0019】上記の式から、正反射光13の到達点D2
は、測定対象面8までの距離L及び測定対象面8の傾き
αの関数であることが分かる。従って、先に第一の光位
置検出素子4上での拡散反射光12の到達位置に基づい
て算出された距離Lを、上記の式に代入すれば、測定対
象面8の傾きαを算出することができる。
【0020】なお、正反射光13は、拡散反射光12と
比べて強度が強いので、第二の光位置検出素子5の手前
にフィルタ6を配置することが望ましい。これによっ
て、第二の光位置検出素子5に到達する正反射光13の
強度を減少させるとともに、正反射光13の周囲に付随
する拡散反射光をカットし、正反射光13の到達位置の
検出精度を向上させることができる。
【0021】なお、上記の例では、距離及び傾きの計算
式が比較的、単純な形になる様に、第一の光位置検出素
子4、第二の光位置検出素子5等の配置を定めている
が、本発明の距離及び傾斜測定装置は、必ずしもこの様
な配置に限定されるものではない。上記の条件以外の配
置の場合においても、例えば、予め実験的に較正曲線を
求めておく方法などによって、距離及び傾きを求めるこ
とができる。
【0022】同様に、上記の例では、反射プリズム2の
斜面が光軸11に対して45度で交差する様に反射プリ
ズム2を配置しているが、必ずしもこの角度に限定され
るものではない。また、反射プリズム2の代わりに、反
射ミラー又はビームスプリッタなどを使用することもで
きる。
【0023】
【発明の効果】本発明の距離及び傾斜測定装置によれ
ば、一台の装置を用いて、測定対象面までの距離及び測
定対象面の傾きを同時に測定することが可能となり、当
該装置の小形化に効果がある。また、レーザヘッドは一
個のみで済むので、比較的、低コストで製造することが
できる。本発明の距離及び傾斜測定装置は、特に、当該
装置を設置する場所が限られている場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく距離及び傾斜測定装置の概略構
成図。
【図2】レーザ光の反射により正反射光及び拡散反射光
が生じる状態を説明する図。
【図3】従来のレーザ距離計の概略構成図。
【符号の説明】
1・・・レーザヘッド、 2・・・反射プリズム、 3・・・集光レンズ、 4・・・第一の光位置検出素子(拡散反射光検出用)、 5・・・第二の光位置検出素子(正反射光検出用)、 6・・・フィルタ、 7・・・基準線、 8・・・測定対象面、 11・・・レーザ光の光路(レーザ光)、 12・・・拡散反射光、 13・・・正反射光、 21・・・集光レンズの光軸。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を用いて、基準線から測定対象
    面までの距離及び基準線に対する測定対象面の傾きを測
    定する装置であって、 基準線上に設置され、レーザ光を測定対象面に向けて基
    準線に対して垂直方向に照射するレーザヘッドと、 測定対象面上でのレーザ光の入射点を斜め方向から臨む
    位置に配置され、測定対象面からの拡散反射光を集光す
    る集光レンズと、 この集光レンズの焦点位置に配置され、集光された拡散
    反射光の到達位置を検出する第一の光位置検出素子と、 レーザヘッドから測定対象面までのレーザ光の光路上に
    配置され、互いに直交する二面の内の一面が基準線に対
    して平行に配置された反射プリズムと、 この反射プリズムの斜面を臨む位置に配置され、測定対
    象面で正反射された後、反射プリズムの斜面によって正
    反射された正反射光の到達位置を検出する第二の光位置
    検出素子と、 前記第一の光位置検出素子の上における拡散反射光の到
    達位置に基づいて基準線から測定対象面までの距離を算
    出するとともに、この様にして測定された基準線から測
    定対象面までの距離及び前記第二の光位置検出素子の上
    における正反射光の到達位置に基づいて基準線に対する
    測定対象面の傾きを算出する演算装置と、 を備えたことを特徴とする距離及び傾斜測定装置。
  2. 【請求項2】 レーザ光を用いて、基準線から測定対象
    面までの距離及び基準線に対する測定対象面の傾きを測
    定する装置であって、 基準線上に設置され、レーザ光を測定対象面に向けて基
    準線に対して垂直方向に照射するレーザヘッドと、 測定対象面上のレーザ光の入射点を斜め方向から臨む位
    置に配置され、測定対象面からの拡散反射光を集光する
    集光レンズと、 この集光レンズの焦点位置に配置され、集光された拡散
    反射光の到達位置を検出する第一の光位置検出素子と、 レーザヘッドから測定対象面までのレーザ光の光路上に
    配置され、レーザヘッドから照射されたレーザ光の一部
    を透過するとともに、測定対象面から反射された正反射
    光の一部を前記光路に対して交差する方向に反射する光
    分割手段と、 この光分割手段の反射面を臨む位置に配置され、測定対
    象面で正反射された後、前記反射面によって正反射され
    た正反射光の到達位置を検出する第二の光位置検出素子
    と、 前記第一の光位置検出素子の上における拡散反射光の到
    達位置に基づいて基準線から測定対象面までの距離を算
    出するとともに、この様にして測定された基準線から測
    定対象面までの距離、及び前記第二の光位置検出素子の
    上における正反射光の到達位置に基づいて基準線に対す
    る測定対象面の傾きを算出する演算装置と、 を備えたことを特徴とする距離及び傾斜測定装置。
JP31707197A 1997-11-18 1997-11-18 距離及び傾斜測定装置 Pending JPH11153407A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31707197A JPH11153407A (ja) 1997-11-18 1997-11-18 距離及び傾斜測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31707197A JPH11153407A (ja) 1997-11-18 1997-11-18 距離及び傾斜測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11153407A true JPH11153407A (ja) 1999-06-08

Family

ID=18084106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31707197A Pending JPH11153407A (ja) 1997-11-18 1997-11-18 距離及び傾斜測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11153407A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102331239A (zh) * 2011-10-09 2012-01-25 湘潭电机力源模具有限公司 太阳能热发电系统及其聚光器反射面的检测装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102331239A (zh) * 2011-10-09 2012-01-25 湘潭电机力源模具有限公司 太阳能热发电系统及其聚光器反射面的检测装置
US9589371B2 (en) 2011-10-09 2017-03-07 Xiangtan Liyuan Electric Tooling Co., Ltd. Solar heat power generation system and detection device for condenser reflecting surface thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6862097B2 (en) Three-dimensional shape measuring method, and three-dimensional shape measuring apparatus
JP2913984B2 (ja) 傾斜角測定装置
JPH0363001B2 (ja)
JPH11257917A (ja) 反射型光式センサ
JPH11153407A (ja) 距離及び傾斜測定装置
JP3688560B2 (ja) 光学式測定装置
JP2531449B2 (ja) レ―ザ変位計
JPH11316123A (ja) レーザ距離計及びその光軸調整方法
JP3529516B2 (ja) 光学的測定装置
JP3040131B2 (ja) 球体表面の傷検査装置
JPS61140802A (ja) 裏面反射光を防止した光波干渉装置
JP2531450B2 (ja) レ―ザ変位計
JP2565274B2 (ja) 高さ測定装置
JPH0357914A (ja) 光学式プローブ
JP2522191B2 (ja) Icリ―ド高さ測定装置
JPH08166209A (ja) 多面鏡評価装置
CN115542672A (zh) 调焦调平装置及光刻机
JP2500651B2 (ja) 角度検出装置
JP2000186910A (ja) 光学式変位計
JPS59138916A (ja) 距離測定装置
JPH06129840A (ja) 表面測定装置
JP2000111404A (ja) 光分析装置
JP2588679Y2 (ja) 表面粗さ検査装置
JPS6280539A (ja) 光学的測定装置
JP2001108406A (ja) 板状体の端面位置測定装置